Mejora de las comunicaciones espaciales

Investigadores la Universitat Politècnica de València (UPV), la Universidad de Alicante (UA) y la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) han conseguido mejorar la capacidad en manejo de potencia de filtros para comunicaciones espaciales de pequeños satélites en órbita baja.

La investigación, publicada en la revista IEEE Microwave and Wireless Technology Letters, está centrada en mejorar la potencia máxima que los filtros en tecnología ESIW (Guía de Onda Vacía Integrada en Sustrato) pueden soportar. El artículo, firmado por el doctorando Antonio Seller Rueda y el profesor Stephan Marini, junto con investigadores de la Universitat Politècnica de València, Héctor Esteban y Vicente E. Boria, y la Universidad de Castilla-La Mancha, Darío Herraiz y Ángel Belenguer, se centra en filtros paso banda de microondas que operan a 10,5 GHz en tecnología ESIW y puede aplicarse también para dispositivos a frecuencias más altas.

El trabajo, según explica Marini, “aborda un problema especialmente relevante en aplicaciones espaciales, como el lanzamiento de pequeños satélites en órbita baja”. Durante el lanzamiento, el investigador indica que “la despresurización de ciertos componentes obliga a pasar por rangos de presión críticos en los que la potencia máxima admisible se reduce considerablemente y en estas condiciones puede aparecer el efecto corona, una descarga eléctrica muy perjudicial que limita el funcionamiento seguro de los dispositivos y en el peor de los casos, su daño permanente”.

La solución propuesta en el artículo “consiste en introducir aperturas en zonas críticas de los filtros para redistribuir el campo eléctrico y minimizar su intensidad máxima”.

En primer lugar, según explica, “se identifican las regiones críticas donde el campo eléctrico alcanza su intensidad máxima mediante simulaciones electromagnéticas”. A continuación, la investigación aplica “una estrategia basada en la introducción de ranuras en las tapas inferior y superior de los filtros ESIW y así modificar la distribución del campo en las zonas más críticas sin comprometer su respuesta eléctrica”.

El investigador afirma que “los resultados muestran un aumento del umbral de la potencia de descarga, con respecto a un filtro paso banda ESIW de referencia, sin ranuras y con las mismas especificaciones eléctricas”.

Según destaca, “la propuesta ha sido validada mediante simulaciones electromagnéticas, predicciones de descarga y ensayos experimentales de alta potencia realizados en el European High-Power RF Space Laboratory del Val Space Consortium (VSC) y de la Agencia Espacial Europea (ESA), situado en Valencia”.

Los investigadores de la UA han realizado el estudio teórico y el diseño de los componentes, mientras que desde la UCLM se han encargado de la fabricación, y desde la UPV han aportado las medidas experimentales y su interpretación práctica.

Los resultados medidos, según precisa Boria (investigador de la UPV que ha coordinado el trabajo experimental), “demuestran un aumento del umbral de descarga corona, con mejoras de entre 2 y 3,1 dB respecto al filtro ESIW de referencia, lo cual mejora el estado del arte actual de filtros en tecnología ESIW y contribuye al desarrollo de componentes pasivos de microondas más robustos y eficientes para futuras comunicaciones espaciales”.

Desde la UCLM se han materializado con éxito los diseños propuestos, garantizando altos estándares de calidad y fiabilidad en cada uno de los componentes desarrollados.Para Darío Herraiz, investigador de la Universidad de Castilla-L Mancha, “nuestra experiencia técnica ha permitido afrontar y resolver con eficacia los distintos retos tecnológicos surgidos a lo largo del proyecto, especialmente aquellos relacionados con la complejidad de los prototipos y las exigencias propias de este tipo de dispositivos de alta frecuencia”.